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DE4104040C2 - Verfahren zum Abgleich und Betrieb einer Schaltungsanordnung sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Abgleich und Betrieb einer Schaltungsanordnung sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich und Betrieb einer Schaltungsanordnung, der über einen Tiefpaß zum Abgleich ein pulswei­ tenmoduliertes Abgleichsignal und zum Betrieb ein pulsweitenmo­ duliertes Steuer- oder Regelsignal zugeführt wird, sowie Schaltungs­ anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
In einem Regelkreis ist es z. B. vor Beginn der Regelung oft er­ forderlich, durch Abgleich den Offset des Regelverstärkers zu kompensieren. In einem Phasenregelkreis mit Nachlaufsynchronisa­ tion, der häufig mit PLL abgekürzt wird, wird der Oszillator zu­ erst abgeglichen, bevor der Regelbetrieb beginnt.
Es ist bekannt, die analoge Abgleichspannung mittels eines Digi­ tal-Analog-Wandlers aus einem digitalen Abgleichsignal zu erzeu­ gen, das z. B. ein Mikroprozessor liefern kann. Weil aber Digital-Analog-Wandler teuer sind, ist man bestrebt, sie durch ei­ nen Tiefpaß zu ersetzten, dem ein pulsweitenmoduliertes Ab­ gleichsignal zugeführt wird. Der Ausgang des Tiepasses ist mit der abzugleichenden Einheit verbunden.
Ein Nachteil dieses preisgünstigen Digital-Analog-Wandler-Prin­ zips liegt aber darin, daß eine Erhöhung der Auflösung zu einer größeren Abgleichzeit führt, wenn die kleinste Impulsbreite des pulsweitenmodulierten Abgleichsignals festgelegt ist.
Gemäß US 4,918,404 ist es bereits bekannt, eine Phasenregelschleife mit einer externen Oszillatorfrequenz, die der Mittenfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators entspricht, automatisch abzugleichen. Zum kontinuierlichen Abgleich eines adaptiven Schleifenfilters sind gemäß US 4,885,553 im Betrieb Pulse schmaler Pulsbreiten vorgesehen und gemäß DE-OS 22 03 323 sowie DD-PS 130 827 sind Umschalter vorgesehen, mit denen das Ausgangssignal des Tiefpasses verändert wird, so daß nach der Umschaltung keine Wechselspannung vorhanden ist. Weiterhin ist die phasenstarre Nachführung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit eines Eingangssignals gemäß DE 27 47 438 B2 bekannt.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einem als Digital-Ana­ log-Wandler eingesetzten Tiefpaß trotz hoher Auflösung eine kur­ ze Abgleichzeit zu erzielen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß während des Ab­ gleichs die Zeitkonstante des Tiefpasses kleiner gewählt ist als während des Betriebs, daß während des Abgleichs die Puls­ breite des pulsweitenmodulierten Abgleichsignals kleiner ge­ wählt ist als die Pulsbreite des pulsweitenmodulierten Steuer- oder Regelsignals während des Betriebs und daß die Frequenz des pulsweitenmodulierten Abgleichsignals während des Abgleichs da­ gegen größer gewählt ist als die Frequenz des pulsweitenmodu­ lierten Steuer- oder Regelsignals während des Betriebs.
Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig. 6 das pulsweitenmodulierte Abgleich- und das pulsweiten­ modulierte Regelsignal.
Anhand der Fig. 1 wird das erste Ausführungsbeispiel beschrie­ ben und mit Hilfe der Fig. 6 erläutert.
Der Ausgang eines Mikroprozessors µP ist über einen Widerstand R mit dem Eingang der abzugleichenden Einheit, z. B. des Oszilla­ tors O einer PLL, verbunden über eine Reihenschaltung aus ei­ ner Kapazität C1 und einem steuerbaren Schalter S und parallel dazu über eine Kapazität C2 liegt der Eingang des Oszillators O auf Bezugspotential. Ein Steuerausgang des Mikroprozessors µP ist mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters verbunden.
Zum Abgleich des Oszillators O gibt der Mikroprozessor µP bei geöffnetem steuerbaren Schalter S an einem Ausgang das pulswei­ tenmodulierte Abgleichsignal AS ab. Nach dem Abgleich schließt der Mikroprozessor µP den steuerbaren Schalter S, um die Zeit­ konstante des Tiefpasses zu erhöhen, und gibt an seinem Ausgang nicht mehr das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal AS, sondern das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS ab.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, kann z. B. die Pulsbreite des puls­ weitenmodulierten Abgleichsignals AS 1/4 der Pulsbreite des pulsweitenmodulierten Regelsignals RS betragen, während die Fre­ quenz des pulsweitenmodulierten Abgleichsignals AS viermal so groß gewählt ist wie die Frequenz des pulsweitenmodulierten Re­ gelsignals RS.
Durch die Maßnahme, während des Abgleichs die Zeitkonstante des Tiefpasses und die Pulsbreite des pulsweitenmodulierten Ab­ gleichsignals AS zu verringern, während gleichzeitig die Fre­ quenz des pulsweitenmodulierten Abgleichsignals AS erhöht wird, wird die Auflösung erhöht, ohne daß sich die Abgleichzeit ver­ größert.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel abgebildet, bei dem der Ausgang eines Mikroprozessors µP, der das pulsweitenmo­ dulierte Abgleichsignal AS liefert, über einen Widerstand R mit dem Eingang der abzugleichenden Einheit 0 verbunden ist. Der Eingang der abzugleichenden Einheit 0 liegt über eine Reihen­ schaltung aus einer Kapazität C1 und C2 auf Bezugspotential. Die Kapazität C2 ist mittels eines steuerbaren Schalters über­ brückbar, dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang des Mikro­ prozessors µP verbunden ist.
Während des Abgleichs ist der steuerbare Schalter S geöffnet. Der Mikroprozessor µP gibt an seinem Ausgang das pulsweitenmodu­ lierte Abgleichsignal AS ab. Im Regelbetrieb ist dagegen der steuerbare Schalter S geschlossen. Der Mikroprozessor µP gibt an seinem Ausgang das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS ab.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Ausgang eines Mikroprozessors µP, an dem das puls­ weitenmodulierte Abgleichsignal AS und das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS abnehmbar ist, über einen Widerstand R1 mit dem Eingang einer abzugleichenden Einheit 0 verbunden. Der Eingang der abzugleichenden Einheit 0 liegt über eine Kapazität C auf Bezugspotential. Mittels eines steuerbaren Schalters S, dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang des Mikroprozessors µP ver­ bunden ist, läßt sich ein Widerstand R2 parallel zum Widerstand R1 schalten.
Im Abgleichbetrieb ist der steuerbare Schalter S geschlossen, während er im Regelbetrieb geöffnet ist. Wie bei den vorherge­ henden Ausführungsbeispielen gibt der Mikroprozessor an seinem Ausgang während des Abgleichs das pulsweitenmodulierte Abgleich­ signal AS ab, dagegen im Regelbetrieb das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS.
In Fig. 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel dargestellt, das mit einem Mikroprozessor µP ausgestattet ist, der einen Ausgang für das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal AS und einen Aus­ gang für das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS aufweist. Der Ausgang für das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal AS ist über einen Widerstand R mit dem Eingang einer abzugleichenden Ein­ heit 0 verbunden. Der Eingang der abzugleichenden Einheit 0 liegt über eine Kapazität C1 auf Bezugspotential und ist über eine Kapazität C2 mit dem Ausgang für das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS des Mikroprozessors µP verbunden.
Im Abgleichbetrieb erhält die abzugleichende Einheit 0 vom Mi­ kroprozessor µP über den aus dem Widerstand R und der Kapazität C1 gebildeten Tiefpaß das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal AS. Während des Regelbetriebs erhält die abzugleichende Einheit 0 das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS über die Kapazität C2.
In der Fig. 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel abgebildet.
Zwei Ausgänge eines Mikroprozessors µP, die das pulsweitenmodu­ lierte Abgleichsignal AS und das pulsweitenmodulierte Regelsi­ gnal RS liefern, sind über eine Reihenschaltung aus zwei Wider­ ständen R1 und R2 miteinander verbunden. Der gemeinsame Verbin­ dungspunkt der beiden Widerstände R1 und R2 ist mit dem Eingang einer abzugleichenden Einheit 0 verbunden und liegt über eine Kapazität C auf Bezugspotential. Das pulsweitenmodulierte Ab­ gleichsignal AS wird der abzugleichenden Einheit 0 während des Abgleichs über den aus dem Widerstand R1 und der Kapazität C ge­ bildeten Tiefpaß zugeführt. Im Regelbetrieb wird dagegen das pulsweitenmodulierte Regelsignal RS über den aus dem Widerstand R2 und der Kapazität C aufgebauten Tiefpaß der abzugleichenden Einheit 0 zugeführt.
Die Erfindung ist für den automatischen Abgleich und den Be­ trieb einer Einheit geeignet, der während des Abgleichs über einen Tiefpaß ein pulsweitenmoduliertes Abgleichsignal und wäh­ rend des Betriebs ein pulsweitenmoduliertes Steuer- oder Regel­ signal zugeführt wird. Beispielsweise kann der Oszillator einer PLL auf diese Weise abgeglichen werden. Auch für die Servokrei­ se eines CD-Spielers, eines Videoplattenspielers oder eines ma­ gneto-optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes kommt die Erfindung in Frage.

Claims (7)

1. Verfahren zum Abgleich und Betrieb einer Schaltungsanordung (O), der über einen Tiefpaß zum Abgleich ein pulsweitenmoduliertes Abgleichsignal (AS) und zum Betrieb ein pulsweitenmoduliertes Steuer- oder Regelsignal (RS) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verkürzen der Abgleichzeit für die Schaltungsanordung mit einer vorgegebenen Spannung am Ausgang des Tiefpasses während des Abgleichs die Zeitkonstante des Tiefpasses kleiner gewählt ist als während des Betriebs, daß während des Abgleichs die Pulsbreite des pulsweitenmodulierten Abgleichsignals (AS) kleiner gewählt ist als die Pulsbreite des pulsweitenmodulierten Steuer- oder Regelsignals (RS) während des Betriebs und daß die Frequenz des pulsweitenmodulierten Abgleichsignals (AS) während des Abgleichs dagegen größer gewählt ist als die Frequenz des pulsweitenmodulierten Steuer- oder Regelsignals (RS) während des Betriebs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abgleichs die Pulsbreite des pulsbreitenmodulierten Abgleichsignals (AS) und die Zeitkonstante des Tiefpasses um den Faktor 1/n verringert wird, während die Frequenz des pulsweitenmodulierten Ab­ gleichsignals um den Faktor n erhöht wird.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Mikroprozessors (µP), an dem während des Abgleichs das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal (AS) und während des Regelbetriebs das pulsweitenmodulierte Regelsignal (RS) abnehmbar sind, über einen Widerstand (R) mit dem Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) verbunden ist, daß der Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) über eine Reihenschaltung aus einer ersten Kapazität (C1) und einem steuerbaren Schalter (S) und parallel dazu über eine zweite Kapazität (C2) auf Bezugspotential liegt und daß der Steuerausgang des Mikroprozessors (µP) mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (S) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Mikroprozessors (µP), der während des Abgleichs das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal (AS) und während des Betriebs das pulsweitenmodulierte Regelsignal (RS) liefert, über einen Widerstand (R) mit dem Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) verbunden ist und über eine Reihenschaltung aus einer ersten Kapazität (C1) und einer zweiten Kapazität (C2) auf Bezugspotential liegt und daß die zweite Kapazität (C2) mittels eines steuerbaren Schalters (S) überbrückbar ist, dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang des Mikroprozessors (µP) verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Mikroprozessors (µP), der während des Abgleichs das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal (AS) und im Regelbetrieb das pulsweitenmodulierte Regelsignal (RS) liefert, über einen ersten Widerstand (R1) mit dem Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) verbunden ist, daß der Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) über eine Kapazität (C) auf Bezugspotential liegt und daß parallel zum ersten Widerstand (R1) ein zweiter Widerstand (R2) mittels eines steuerbaren Schalters (S) geschaltet werden kann, dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang des Mikroprozessors (µP) verbunden ist.
6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Mikroprozessors (µP), der während des Abgleichs das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal (AS) liefert, über einen Widerstand (R) mit dem Eingang einer abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) verbunden ist, daß der Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) über eine erste Kapazität (C1) auf Bezugspotential liegt und daß der Ausgang des Mikroprozessors (µP), der im Regelbetrieb das pulsweitenmodulierte Regelsignal (RS) liefert, über eine zweite Kapazität (C2) mit dem Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) verbunden ist.
7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Mikroprozessors (µP), der während des Abgleichs das pulsweitenmodulierte Abgleichsignal (AS) liefert, über einen ersten Widerstand (R1) mit dem Eingang einer abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) verbunden ist, daß der Ausgang des Mikroprozessors (µP), der im Regelbetrieb das pulsweitenmodulierte Regelsignal (RS) liefert, über einen zweiten Widerstand (R2) mit dem Eingang der abzugleichenden Schaltungsanordnung (O) verbunden ist und der Eingang der Schaltungsanordnung (O) über eine Kapazität (C) auf Bezugspotential liegt.
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